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Un misterio sin resolver de la dinámica de fluidos: ¿cómo el diseño corrugado dentro de una placa de almohada promueve el intercambio de calor?
El intercambiador de calor de placas de almohada es un diseño emergente de intercambiador de calor totalmente soldado que gradualmente ha ganado atención industrial debido a su superficie de "almohada" ondulada y la tecnología de expansión utilizada en el proceso de fabricación. Cada vez recibe más atención del mundo. En comparación con equipos más tradicionales, como los intercambiadores de calor de carcasa y tubos y de bastidor, la tecnología de placas de apoyo es relativamente nueva, pero se utiliza cada vez más en una variedad de ciclos de proceso debido a su flexibilidad geométrica.
Se entiende que las placas de almohada pueden operar a presiones superiores a 100 MPa y temperaturas de hasta 800 °C.
Proceso de fabricación
El proceso de fabricación de placas de almohada implica la soldadura por puntos de dos láminas finas de metal en toda su superficie mediante soldadura láser o por resistencia, y luego sellar los bordes con soldadura de costura, excepto las juntas. Luego, el espacio entre las láminas de metal se presuriza mediante un fluido hidráulico, lo que hace que las láminas se deformen plásticamente y creen su característica superficie ondulada. Según las diferentes estructuras, las placas de almohada se pueden dividir en convexas simples y convexas dobles.
Amplia gama de aplicaciones
La superioridad de los tableros con forma de almohada hace que su rango de aplicación sea muy amplio. Se utilizan a menudo en áreas de interacción con líquidos y gases, incluidos medios con alta viscosidad o altos niveles de suciedad, y se pueden utilizar en escenarios donde se requiere baja pérdida de presión, como procesos de enfriamiento y calentamiento. En particular, en los sectores de alimentación y bebidas, así como en la industria química y farmacéutica, se utilizan cada vez más placas de almohada. Pueden utilizarse como "enfriadores de inmersión", sumergidos directamente en el líquido, mejorando enormemente la eficiencia del intercambio de calor.
Dinámica de fluidos de la transferencia de calor"El diseño exclusivo de la placa con forma de almohada se puede personalizar para la conducción del calor y adaptarse a una variedad de diferentes escenarios de aplicación".
Aunque el diseño de la placa de almohada tiene muchas ventajas, su rendimiento en dinámica de fluidos sigue siendo un misterio. Los estudios han demostrado que la geometría de onda compleja en los canales de la placa de apoyo en realidad promueve la mezcla de los fluidos, lo que mejora las tasas de transferencia de calor, pero también aumenta las pérdidas de presión porque la formación de soldaduras crea áreas de recirculación, lo que afecta el flujo. Con más investigaciones, los investigadores ahora están desarrollando herramientas de software comerciales para ayudar a comprender y predecir los efectos de estos complejos comportamientos de fluidos.
Futuras direcciones de investigación
Los estudios del flujo de fluidos y la transferencia de calor a través de placas de apoyo se pueden dividir en varias categorías principales, incluido el análisis geométrico, el análisis del flujo en canales internos y el análisis del flujo entre placas de apoyo adyacentes. Al utilizar el análisis de elementos finitos (FEM), el área de superficie de la placa de apoyo, la retención de fluido y el área de la sección transversal del líquido se pueden calcular con mayor precisión, lo que es fundamental para los cálculos termodinámicos.ConclusiónLas áreas de recirculación y las pérdidas de presión formadas en los canales internos de las placas de apoyo necesitan ser exploradas y comprendidas más profundamente, ya que esto afectará directamente la eficiencia del intercambio de calor y su desempeño en diferentes aplicaciones.
El diseño de los intercambiadores de calor de placas de almohada no solo es flexible y altamente adaptable, sino que también brinda nuevas oportunidades para el avance tecnológico. Pero con la expansión y aplicación de la tecnología, la investigación en profundidad sobre sus características de dinámica de fluidos sigue siendo esencial. En el futuro, ¿deberíamos pensar en cómo integrar estas tecnologías en los sistemas existentes para promover un intercambio de calor eficiente y, en última instancia, mejorar nuestros procesos industriales?
